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标题: 油电混合动力系统畅想 [打印本页]
作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-6-18 13:46
标题: 油电混合动力系统畅想
看到德国的一款四轴飞行1个小时，采用的是四台甲醇机的油电混合动力。参见http://bbs.5imx.com/bbs/forum.php?mod=viewthread&tid=1099920
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既然有人开了先例，说明这种思路是可行的，并且在一些特殊场合可能比纯电动的更有优势（飞行时间长，不用换电池，加油就能飞）；比油动直升机在某些方面也有优势（结构相对简单，传动机构少，移植性强，旋翼直径小，砍人不致命，）。缺点也不少，暂时没有成熟的方案，寿命和效率有待考证，费效比可能比较高。


另外说一下自己的改进意见，与大家讨论一下，看看在现有技术和产品上能否杂交出来一套这样的油电混合动力。
发动机链接 dle60cc 双杠   http://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.5-c.w4002-3025603852.13.V5eu9o&id=16158555898
(, 下载次数: 742) (, 下载次数: 709)
发电机选用    基爱斯 GS CA80-80 无刷电机   http://item.taobao.com/item.htm?spm=a230r.1.14.8.YiRHGV&id=18330017449&ns=1&abbucket=12#detail

(, 下载次数: 736) (, 下载次数: 752)

作者: SageST    时间: 2015-6-18 14:00
有点担心油机响应速度不够快
作者: Himalaya    时间: 2015-6-18 14:08
没看懂，是打算用单机替换掉四套动力？
作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-6-18 14:11
等一下，我还没说完。。

发动机为5kw，发电机为6kw，我们假如给发动机留点余量，取3.5kw，那么这套发电机额定发电量为3.5kw。发动机1.7kg，发电机1.4kg，再加上固定装置和整流装置，油箱，发动机电启动，一共约5kg。
举例说一个方案吧。
目前采用恒力源q9xl的四轴植保机，一般载重10kg，总重22kg左右（我自己做的这么重，可能大家也差不多），飞行10-15分钟。电池为12000mah6s*2，约为3.2kg。
若采用油电混合动力的话，电池可以用5000mah6s*2，约为1.5kg，油电混动动力5kg，共计6.5kg，这样在其他配置不变的情况下，比纯电动重了3.5kg。为了保持原来的飞行性能，我们减少载重量，降为7kg。那么神奇的事情发生了，一台依然采用q9xl的四轴植保机，载重7kg，但是不用换电池，只要加油就可以一直飞行。自我感觉还是蛮有有货力的。有人会说发电机发的电够吗？22kg的飞机，单电机5.5kg，功率约为768w，见下图
(, 下载次数: 726)
四轴的话就是3072w。发电机为3.5kw，略有富余，飞机悬停时，发电机给q9xl供电，多余电量可以给5000mah*2的电池充电；剧烈飞行时（时间一般不会太长，一分钟以内吧），发电机全部给q9xl供电，5000mah*2的电池也给q9xl供电，按10c放电，50v*50a=2500w。共有6000w给飞机供电。基本能够自圆其说。。。。

小弟不才，发言完毕，欢迎有兴趣的朋友跟帖讨论。。最好能讨论一下这套杂交的发电系统是否可行，是否有更好的解决方案，这才是本帖的立意所在。
若是有懂发动机，懂发电机，和懂逆变整流电路的朋友，可以一起捣鼓一套样机试试倒也不错。。




作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-6-18 14:15
SageST 发表于 2015-6-18 14:00
有点担心油机响应速度不够快

是这样，我好想没说清楚，发电机一直额定工作在6000转，只是发电，飞机还是由电机驱动的

作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-6-18 14:16
Himalaya 发表于 2015-6-18 14:08
没看懂，是打算用单机替换掉四套动力？

不是的，是用这套发电系统给四个电机供电
作者: 葡萄干面包    时间: 2015-6-18 14:21
感觉重量会太高，发动机的重量加上油箱，还要电池，再加上机架以及其他马达等设备，就算能飞应该也很勉强了
作者: Himalaya    时间: 2015-6-18 14:31
崔浩贝贝 发表于 2015-6-18 14:16
不是的，是用这套发电系统给四个电机供电

油机到底是一个还是四个？ 四个的话，跟你引用的机器一样了。1个的话，航模油机的可靠性堪忧，一旦停机就是坠机。


作者: SageST    时间: 2015-6-18 14:32
崔浩贝贝 发表于 2015-6-18 14:15
是这样，我好想没说清楚，发电机一直额定工作在6000转，只是发电，飞机还是由电机驱动的


额   那没必要像德国那样 装四个油机吧   中间一个汽油机发电好了
作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-6-18 14:55
Himalaya 发表于 2015-6-18 14:31
油机到底是一个还是四个？ 四个的话，跟你引用的机器一样了。1个的话，航模油机的可靠性堪忧，一旦停机就 ...

用一个油机，当然也要有电池的，只不过电池小多了，只能维持2到3分钟的飞行

哎呀，我回了一个很长的分析的回帖，结果什么提交了要审核，现在还没通过，详细的说了这个东西的适用场合

作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-6-18 14:58
SageST 发表于 2015-6-18 14:32
额   那没必要像德国那样 装四个油机吧   中间一个汽油机发电好了

是的是的，就是装一台，发动机最大5kw，起码能稳定发电3.5kw吧。。一台就够了，另外还要装小电池，1，辅助启动发电机，2，防止发电机熄火，可以有2分钟时间降落，3，剧烈飞行时，为飞机提供额外的电力
作者: SageST    时间: 2015-6-18 15:09
崔浩贝贝 发表于 2015-6-18 14:58
是的是的，就是装一台，发动机最大5kw，起码能稳定发电3.5kw吧。。一台就够了，另外还要装小电池，1，辅 ...


可以尝试下
作者: 似水流年2909    时间: 2015-6-18 15:48

作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-6-18 16:17
Himalaya 发表于 2015-6-18 15:52
看到你的贴了。我觉得可行，就是把一部分载重量牺牲掉，换成动力装置呗。支持你把它变成现实。

回到一 ...

您说的有道理，类似于德国的方案也是可行的，采用四台小排量的汽油发动机装在q9xl下面也是可以的。。。
但是貌似有个bug   飞行的过程中，到底是电机驱动螺旋桨还是发动机驱动呢？？
1. 电机驱动的话，那么电机当电机用，不是发电机，那么发动机不去动电机，该怎么发电呢？
2. 是用发动机驱动的，那么发动机既要带动螺旋桨又要带动电机，除了提供动力还要发电，而且发的电给谁用呢？

作者: Himalaya    时间: 2015-6-18 16:50
崔浩贝贝 发表于 2015-6-18 16:17
您说的有道理，类似于德国的方案也是可行的，采用四台小排量的汽油发动机装在q9xl下面也是可以的。。。
但是貌似有个bug   飞行的过程中，到底是电机驱动螺旋桨还是发动机驱动呢？？
1. 电机驱动的话，那么电机当电机用，不是发电机，那么发动机不去动电机，该怎么发电呢？
2. 是用发动机驱动的，那么发动机既要带动螺旋桨又要带动电机，除了提供动力还要发电，而且发的电给谁用呢？

赞！很好玩的悖论，我也在琢磨这个细节，没琢磨透。
大胆一点，或许透过某种控制电路和算法，在发电机/电动机之间动态切换？若如此，这才是那台机器的核心技术，而非简单的油+电。



作者: 阿帆    时间: 2015-6-18 16:50
支持。很不错的想法。
作者: 沙灬漠    时间: 2015-6-21 21:05
有想法也是成功前提！顶！！
作者: vv.vv    时间: 2015-6-22 19:05

作者: 喷气机    时间: 2015-6-24 03:50
无刷电机可以当发电机使用吗   是不是要改线圈   如果可以他的发电量我觉得是不能按它的输入电功率算的   要发出3.5KW的电的发电机应该比这个无刷电机要大的多
作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-6-24 11:29
喷气机 发表于 2015-6-24 03:50
无刷电机可以当发电机使用吗   是不是要改线圈   如果可以他的发电量我觉得是不能按它的输入电功率算的    ...

1. 可以直接当发电机使用，不过发的是三相电，需要整流，可以用下图原件
(, 下载次数: 157)
2.发电量的确不能按此电机当电动机时的电功率计算，会有折损。我们这样算，发动机的轴功率保守输出4kw，发电机的转化效率85%，那么发电量为4kv*85%=3.4kw。

作者: carlszx881212    时间: 2015-6-24 11:35
楼主，我之前查过一些关于电动机发电的资料，也问过一些厂家，得到的结果是电动机可以发电不假，但是发电效率是多少没人知道。关于你说的bug，我的看法是：
1.驱动螺旋桨的是电动机而不是发动机，因为文章里有提到四旋翼响应快，应该是指控制电动机。发动机响应比较慢。
2.我觉得发动机和电动机之间还应该有一个发电机，发动机带动发电机发电，然后才能带动电动机。
新手意见，请指正！谢谢
作者: caojiang18    时间: 2015-6-25 15:58
楼主说的很好。我也在考虑这个问题。想先弄个甲醇试试。
但是别人的为什么用4个发动机。还是有核心技术在里面的。估计。
作者: 煤车族    时间: 2015-6-26 17:39
貌似引擎和无刷电机之间没有发电机，我就想是不是这样？共轴的无刷电机和引擎协调运转是不是可以解决纯油机响应慢的缺点，同时还可以发电，下面我来说说我的想法。首先启动引擎时，无刷电机和引擎是共轴的（这个共轴不是死的，就和自行车上的棘转置一个原理，防止在引擎熄火的情况下对无刷电机减速），这时无刷电机充当引擎的启动机启动引擎（我觉得这四个引擎的调教必修要一致，不能相差太大，还有油门行程控制必须一致），飞行器起飞后由于要时刻调整姿态，那四个旋翼的角速度不可能一致，然而控制引擎的油门不能打到这么快的响应速度。那如何实现快速的油门响应呢，我想是这样的：飞控要控制某个旋翼速度快些，可以通过自带的电池驱动电机达到想要的转速，这时对应的引擎油门也适当的增大，反之想要控制某个旋翼慢些亦然，但这里有点不同，因为引擎的转速反应慢，此时无刷电机为引擎刹车，使引擎转速顺速下降，同时把刹车的能量回收，这就能解释文中提到的飞了50分钟电池还是满的说法。
大家看看可行不？

最后想说一句手机打字真TM累
作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-6-26 18:05
煤车族 发表于 2015-6-26 17:39
貌似引擎和无刷电机之间没有发电机，我就想是不是这样？共轴的无刷电机和引擎协调运转是不是可以解决纯油机 ...

您说的很详细，而且容易理解，想了一下也比较赞同您的观点。飞行时，主要动力提供是靠油机，保持在一定的转速，某个动力模块想要增加转速，那就靠电池带动电机；想减速就电机当发电机使用，增加阻力，还能发电。

不知道我理解的对不对

作者: 煤车族    时间: 2015-6-26 19:01
崔浩贝贝 发表于 2015-6-26 18:05
您说的很详细，而且容易理解，想了一下也比较赞同您的观点。飞行时，主要动力提供是靠油机，保持在一定的 ...

理解正确，不知实际是不是这样？我感觉比较靠谱
作者: 122790745    时间: 2015-6-29 11:27
之前还有个方案··用一个油机来驱动一个动力桨恒定拉力，然后四个电机来控制姿态···油直改成油电混合···
作者: 929125258    时间: 2015-7-4 11:36

作者: 回不去的火星人    时间: 2015-7-4 13:16
122790745 发表于 2015-6-29 11:27
之前还有个方案··用一个油机来驱动一个动力桨恒定拉力，然后四个电机来控制姿态···油直改成油电混合· ...

。。。。。。。。你自己慢慢想吧，人家都做出来了

作者: superman89    时间: 2015-7-6 01:25
方案靠谱，解决电控不难吧
作者: superman89    时间: 2015-7-6 01:26
方案靠谱，解决电控不难吧
作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-7-7 09:47
superman89 发表于 2015-7-6 01:26
方案靠谱，解决电控不难吧

电控应该也不容易，主要是功率很大，还要兼顾给电池的充放电，还要考虑重量。。自己不懂，所以觉得比较难

作者: 行空者    时间: 2015-7-11 08:54
如果汽油机＋发电机＋燃油＋储电控制机构的重量能跟留空30分钟的电池重量相当，就有戏。
作者: 417417    时间: 2015-7-11 11:28
请问楼主样机做出来了没有？
作者: bacd4231    时间: 2015-7-12 00:06
我的想法用大气油机用什么办法直带四个或多个轴再连一小发电机,每轴由电调加电磁转差离合器控制螺旋桨转速来达到平衡,这样电池都不要了,用小发电机给相应的电子线路及电磁转差离合器供电,这样份量会减轻很多
作者: bacd4231    时间: 2015-7-12 00:20
四个油机可能是通过电磁离合器来控制螺旋桨转速的,前提是油机要高转速,油机马力应该不会有问题
作者: 傻孑亥    时间: 2015-7-13 12:15
1.4KG的发电机啥样？3.5KW求链接我需要
作者: yangbin02411484    时间: 2015-7-13 14:18
本帖最后由 yangbin02411484 于 2015-7-13 14:20 编辑
傻孑亥 发表于 2015-7-13 12:15
1.4KG的发电机啥样？3.5KW求链接我需要

淘宝直接搜3.5KW电机就行了，电机都能当发电机用

作者: yangbin02411484    时间: 2015-7-13 14:20



我之前工作是在做风力发电的变流器的，变流器的效率目前业内最高的可以做到保证95%以上，但是自己做的话一般效率能到80%就已经很不错了。假定效率为80%，发动机的输出功率应该在4KW左右，一个可以长时间运行在4KW下的发电机一般都很大，如Y112M-2交流电机的额定功率为4KW，但质量是45KG，显然非常不适合。楼主设想的系统中有汽油发动机带动发电机发电，电能再驱动4台电机产生飞行的动力，这里能量损失比较高，内燃机燃烧效率最高40%，发电机效率80%，输出至电机效率85%，螺旋桨产生空气动力效率40%，层层削减后总的效率仅有10%，内燃直升机的效率约为0.4*0.4=16%。只有同等排量的油动直升机效率的60%，而这里又引入了4台电机及1台大的发电机的重量，所以整个飞行器会先得动力非常不足。     个人意见，仅供参考。

作者: 行空者    时间: 2015-7-18 16:28
其实混合动力的概念是为了照顾频繁转速变化需要提高效率的场合，比如城市公交车和出租车，其实就是为了利用内燃机恒定高效率的转速工况，如果真的加上了一大堆的能量转化控制系统，那个损耗可是不敢想象，所以用在飞机上，还是热功转换比较靠谱，纯储能电池驱动飞机无法做到大型，长航时，就是这个原因，能量转化是路径越短效率越高的。
作者: 乐山乐水    时间: 2015-7-19 10:32
本帖最后由 乐山乐水 于 2015-7-19 10:48 编辑

楼主方案靠谱，作为初步考虑有实现的可能，之前我考虑过类似。问题考虑是额定正常状态输出端下发多少电呢？
总系统集成主要：DHL油机，爱斯基的电机，都按80%的效率工作，变电系统效率80%，5kw*0.8*0.8*0.8=2.56kw,这是额定状态下实际可以实现达到的输出端的电功率。
也就是说输入端功率4kw,输出端功率2.56kw,一般油机按80%效率工作稳定，
另一个问题是 发电的品质如何？
发电是直流电还是交流电？三相交流电，
电压多少呢，电流？
我估计油机转速在6800r/m左右,电机190kv，那么电压应该在36v左右波动，即使系统满功率工作最高电压也就40v。
电流大小在70A。
下一个问题是变电系统
交流电 变为直流电。
稳压，整流，变压不难
难的是什么楼主知道吗？ 重量控制
变电系统的重量。一台1kw左右的pwm电源，把220v交流电变直流电36v或者24v，这样市场上常见的设备重量在有人知道吗？
楼主系统总重量 漏了一个重要部件，-散热系统的重量，7马力的摩托车水冷散热系统市场常见产品重量在6kg左右哦。风冷散热重量轻，可是能稳定工作吗？
总系统重量，1.6kg+1.5kg+2kg+1kg，加上支架，减震的重量，乐观估计总系统集成重量在6-7kg左右。能量密度=发电功率与自重比在350w/kg。目前锂电池的100w/kg，最好的锂电池功率密度150w/kg，优于锂电池能量密度200%以上已经是非常棒的电源了;
当然这个350w/kg比率还并不理想，航空发电系统要做到多少比较理想而且可行呢？
超过1000w/kg比较理想，而且是可行的，总的来说依靠汽油的高能量密度，发电系统完全可以做到优于锂电池1000%,10倍以上是可行的
2000w/kg这是我的目标,未来还有发展空间。
当然我是刚起步，但是潜力是非常可观的，支持楼主做下去。










作者: carlszx881212    时间: 2015-7-20 15:37
支持楼主！我曾经也想做个像你说的这样的四旋翼，但是考虑到各种因素，最终放弃了，很遗憾。希望楼主能做成！
作者: jkf    时间: 2015-7-30 00:09
在淘宝上搜索了一下，有款跟楼主的创意差不多  也符合我的想像
作者: jkf    时间: 2015-7-30 00:22
菜鸟请教大家 发动机不规则，好控制飞行器的平衡吗
作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-7-30 09:26
jkf 发表于 2015-7-30 00:09
在淘宝上搜索了一下，有款跟楼主的创意差不多  也符合我的想像

这个倒是简单粗暴了。。不知道这个效果怎么样，另外只有一个螺旋桨，如何抵消反扭力呢？？？

作者: jkf    时间: 2015-7-30 10:36
崔浩贝贝 发表于 2015-7-30 09:26
这个倒是简单粗暴了。。不知道这个效果怎么样，另外只有一个螺旋桨，如何抵消反扭力呢？？？

菜鸟一个，怎么把发动机放平衡都没搞懂
作者: qwer02    时间: 2015-9-14 05:03
厉害
作者: chinamabin    时间: 2015-9-14 12:20
崔浩贝贝 发表于 2015-7-30 09:26
这个倒是简单粗暴了。。不知道这个效果怎么样，另外只有一个螺旋桨，如何抵消反扭力呢？？？

机臂上加俩导流片....

作者: RiverBian    时间: 2015-9-15 10:08
崔浩贝贝 发表于 2015-7-30 09:26
这个倒是简单粗暴了。。不知道这个效果怎么样，另外只有一个螺旋桨，如何抵消反扭力呢？？？

方法有多种：用共轨正反双桨；
增加尾浆机构和动力；
有钱有条件有技术的话，把机臂设计成翼型，提供了反扭力的同时还提高了机臂强度减小气流方向的阻力。

。。。。。。。。

作者: nxycmaliang    时间: 2015-10-6 19:11
兄弟DLE的震动，你的飞控肯定处理不过来，如果你决定搞的话，我有一个DLE170带电启动，可以处理给你，我的发动机就使用了15分钟，大疆的飞控彻底没有办法控制，不怕你伤心，我告诉你这个发动机发动以后，你如果一个手可以用起子调整怠速的话，这个发动机我送给你
作者: 崔浩贝贝    时间: 2015-10-12 17:28
nxycmaliang 发表于 2015-10-6 19:11
兄弟DLE的震动，你的飞控肯定处理不过来，如果你决定搞的话，我有一个DLE170带电启动，可以处理给你，我的 ...

振动这么大嘛
作者: 长安课归时    时间: 2015-10-19 15:05
我也准备做一个，注意是担心震动处理不了。震动对飞控有多大的影响
作者: 金旭    时间: 2016-7-2 15:28
楼主在吗
作者: jiang5231    时间: 2016-7-2 21:02
电池一直在上面一会儿充一会儿放的，别baozha喽




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